本发明涉及微机械界面缺陷检测技术领域，提供一种微机械界面纳米级缺陷检测装置，包括激光发射装置，能发射激光；倒置显微镜，包括下物镜；单光子探测器，用于接收光子信号；光路组件，包括扩束透镜、长通滤光片、双色镜、光阑、聚焦透镜和发射滤光片；扫描驱动组件，用于驱动待检测物与激光相对位移，使激光能扫描待检测物；单光子计数器，分别与单光子探测器和激光发射装置连接；处理单元，分别与单光子计数器和扫描驱动组件连接。通过测量微机械界面中激子荧光寿命以获得界面的缺陷信息，并能对界面进行荧光寿命成像，从而获得缺陷的空间分布信息。因此能够对不同缺陷密度、缺陷种类的界面进行荧光寿命成像，从而对微机械界面缺陷进行检测。